(57)【要約】      （修正有）【課題】  連続伸線によって加工された亜鉛線の結晶粒径を粗大化することができる、亜鉛線の製造方法を提供する。【解決手段】  純度９９．９％以上の亜鉛（Ｐｂなどの不可避不純物を含む）に、所望の最終線径よりも大きい線径まで、好ましくは所望の最終線径にする前の残留減面率が６〜２０％になるまで、連続的な伸線加工を施した後、この伸線加工を施した亜鉛線を室温で１時間以上、好ましくは８時間以上保持して、内部組織を回復させ、好ましくはさらに内部組織を再結晶化させ、その後、回復または再結晶化させた亜鉛線に所望の最終線径まで最終伸線ダイスによる最終伸線加工を施す。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
純度９９．９％以上の亜鉛に、所望の最終線径よりも大きい線径まで連続的に伸線加工を施した後、この連続的な伸線加工を施した亜鉛線の内部組織を回復させ、あるいはその内部組織を回復させて再結晶化させ、その後、回復または再結晶化した亜鉛線に前記所望の最終線径まで伸線加工を施すことを特徴とする、亜鉛線の製造方法。
【請求項２】
前記連続的な伸線加工が、前記所望の最終線径にする前の残留減面率が６〜２０％になるまで施されることを特徴とする、請求項１に記載の亜鉛線の製造方法。
【請求項３】
前記連続的な伸線加工を施した亜鉛線を室温で１時間以上保持することを特徴とする、請求項１または２に記載の亜鉛線の製造方法。
【請求項４】
前記連続的な伸線加工を施した亜鉛線を室温で８時間以上保持することを特徴とする、請求項１または２に記載の亜鉛線の製造方法。
【請求項５】
連続的な伸線加工によって製造された亜鉛線であり、純度９９．９％以上で結晶粒径が５０〜８０μｍであることを特徴とする、亜鉛線。
【請求項６】
３１．６ｍｍ×１５．５ｍｍ×２６．３ｍｍの直方体の１００ｇの鉄のおもりを用意し、そのおもりの３１．６ｍｍ×１５．５ｍｍの一方の面の中央に、そのおもりの重心まで延びる嵌合穴を形成し、前記亜鉛線の線径を３．１５〜３．１７ｍｍとし、その亜鉛線の一端を固定台に固定し、その亜鉛線の他端を略４５度上方に延ばして前記嵌合穴に嵌合させて前記亜鉛線の他端に前記おもりを固定し、前記固定台と前記おもりの間の亜鉛線の長さを２３５ｍｍとした場合に、前記亜鉛線の他端に前記おもりを固定した後に前記亜鉛線が略水平になるまでの時間が１００秒以下であることを特徴とする、請求項５に記載の亜鉛線。
【請求項７】
３１．６ｍｍ×１５．５ｍｍ×２６．３ｍｍの直方体の１００ｇの鉄のおもりを用意し、そのおもりの３１．６ｍｍ×１５．５ｍｍの一方の面の中央に、そのおもりの重心まで延びる嵌合穴を形成し、亜鉛線の線径を３．１５〜３．１７ｍｍとし、その亜鉛線の一端を固定台に固定し、その亜鉛線の他端を略４５度上方に延ばして前記嵌合穴に嵌合させて前記亜鉛線の他端に前記おもりを固定し、前記固定台と前記おもりの間の亜鉛線の長さを２３５ｍｍとした場合に、前記亜鉛線の他端に前記おもりを固定した後に前記亜鉛線が略水平になるまでの時間が１００秒以下である亜鉛線であって、純度９９．９％以上で結晶粒径が５０〜８０μｍであることを特徴とする、亜鉛線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜鉛線およびその製造方法に関し、特に、防錆用や電極形成用の溶射に使用する亜鉛線およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋳鉄管や橋梁などの構造物の防錆、コンデンサやエバポレータなどの熱交換器の防錆、フィルムコンデンサの電極の形成などのために、溶射による亜鉛の吹き付けが行われている。この溶射には、ガスやアークを用いた溶射などの方法があり、線状に加工された亜鉛線が使用されている。この亜鉛線の加工方法として、圧延、伸線、押出などの方法があり、一般に伸線加工が使用されている。
【０００３】
この伸線加工には、１回の巻取りで１つのダイスに亜鉛線を通過させて線径を細くする単頭伸線と、複数のダイスに亜鉛線を連続的に通過させて線径を細くする連続伸線がある（例えば、非特許文献１参照）。単頭伸線では、設備が安価で、減面率の制御が容易であるという利点があるが、線速が１０〜１００ｍ／分程度と遅く、巻き取り回数などの工程数も多くなり、作業性が悪いという欠点がある。一方、連続伸線では、連続的に複数のダイスに亜鉛線を通過させることにより、巻き取り回数に対する減面率の総和（以下「総減面率」という）を大きくすることができるため、作業性が良く、また、線速も５０〜５００ｍ／分程度と速く、生産性が良いという利点がある。
【０００４】
【非特許文献１】「金属塑性加工の進歩（五弓勇雄編著）」（コロナ社、昭和５３年初版、２８８−２９０頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、連続伸線により加工された亜鉛線は、１回の巻取りによる総減面率が大きいため、結晶粒が緻密になり、直線に伸ばされる際に大きな抵抗が加わるので、溶射の際に一定の速度で溶射ガン先端まで亜鉛線を供給することが困難であるという問題がある。また、溶射の際の溶射ガンのフィーダーモータに過負荷がかかり、モータの寿命が短くなるという問題もある。また、単頭伸線の場合も、内部組織が回復または回復して再結晶化しないうちに最終伸線を行うと、結晶粒が緻密になり、同様の問題が生じる。
【０００６】
特に、アーク溶射において亜鉛線の供給が一定で行われないと、アーク放電を連続的に行うことができず、「溶射ムラ」や「失火」などが生じる。また、減面率を変化させることによって結晶粒径を制御すればよいが、連続伸線機による連続加工では、総減面率が大きくなり、結晶粒径を制御することができない。
【０００７】
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、連続伸線によって加工された亜鉛線の結晶粒径を粗大化することができる、亜鉛線の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、亜鉛線に所望の最終線径よりも大きい線径まで連続的に伸線加工を施し、この連続的な伸線加工を施した亜鉛線の内部組織を回復させ、好ましくはさらに内部組織を再結晶化させ、その後、回復または再結晶化した亜鉛線に所望の最終線径まで伸線加工を施すことにより、連続伸線によって加工された亜鉛線の結晶粒径を粗大化することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明による亜鉛線の製造方法は、純度９９．９％以上の亜鉛に、所望の最終線径よりも大きい線径まで連続的に伸線加工を施した後、この連続的な伸線加工を施した亜鉛線の内部組織を回復させ、あるいはその内部組織を回復させて再結晶化させ、その後、回復または再結晶化した亜鉛線に所望の最終線径まで伸線加工を施すことを特徴とする。この亜鉛線の製造方法において、連続的な伸線加工を、所望の最終線径にする前の残留減面率が６〜２０％になるまで施すのが好ましい。また、連続的な伸線加工を施した亜鉛線を室温で１時間以上保持するのが好ましく、室温で８時間以上保持するのがさらに好ましい。
【００１０】
また、本発明による亜鉛線は、連続的な伸線加工によって製造された亜鉛線であり、純度９９．９％以上で結晶粒径が５０〜８０μｍであることを特徴とする。また、３１．６ｍｍ×１５．５ｍｍ×２６．３ｍｍの直方体の１００ｇの鉄のおもり（密度７．８７ｇ／ｃｍ３）を用意し、そのおもりの３１．６ｍｍ×１５．５ｍｍの一方の面の中央に、そのおもりの重心まで延びる嵌合穴を形成し、亜鉛線の線径を３．１５〜３．１７ｍｍとし、その亜鉛線の一端を固定台に固定し、その亜鉛線の他端を略４５度上方に延ばして嵌合穴に嵌合させて亜鉛線の他端におもりを固定し、固定台とおもりの間の亜鉛線の長さを２３５ｍｍとした場合に、亜鉛線の他端におもりを固定した後に亜鉛線が略水平になるまでの時間が１００秒以下であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、連続伸線によって加工された亜鉛線の結晶粒径を粗大化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明による亜鉛線の製造方法の実施の形態では、純度９９．９％以上の亜鉛（Ｐｂなどの不可避不純物を含む）に、所望の最終線径よりも大きい線径まで、好ましくは所望の最終線径にする前の残留減面率が６〜２０％、さらに好ましくは８〜２０％、最も好ましくは１０〜１５％になるまで、連続的な伸線加工を施した後、この伸線加工を施した亜鉛線を室温で１時間以上、好ましくは８時間以上保持して内部組織を回復させ、好ましくはさらに内部組織を再結晶化させ、その後、回復または再結晶化させた亜鉛線に所望の最終線径まで最終伸線ダイスによる最終伸線加工を施す。
【００１３】
高純度の亜鉛線は、融点が低いため、室温で容易に内部組織の回復やその後の再結晶化が起こり、この回復または再結晶化した亜鉛線に１ダイスを用いて最終線径まで伸線加工を施すことにより、最終減面率を制御して結晶粒径を粗大化させる。このように、室温で容易に内部組織の回復やその後の再結晶化が起こるので、結晶粒径を制御するための炉などの大型設備が不要であり、最終伸線の減面率によって結晶粒径を制御するので、加熱方式などに比べて亜鉛線の内部まで均質な制御を容易に行うことができる。なお、最終減面率が６％未満であると、亜鉛線の内部が加工されないため、表面と内部で結晶粒径が大きく異なり、「しなやか」な亜鉛線を得ることができなくなり、最終減面率が２０％を超えると、亜鉛線がダイスを通過する時の抵抗が大きくなり、引き細りが生じる。その結果、線径不良や断線が発生し、製品歩留や作業性が著しく悪化するので、最終減面率を６〜２０％にするのが好ましい。
【００１４】
なお、本明細書中において、減面率（Ｒ）とは、伸線前の断面積をＡ０、伸線後の断面積のＡ１として、Ｒ＝（Ａ０−Ａ１）１００／Ａ０をいう。
【００１５】
上記の亜鉛線の製造方法の実施の形態により、純度９９．９％以上で結晶粒径が５０〜８０μｍの亜鉛線を製造することができる。なお、３１．６ｍｍ×１５．５ｍｍ×２６．３ｍｍの直方体の１００ｇの鉄のおもり（密度７．８７ｇ／ｃｍ３）を用意し、そのおもりの３１．６ｍｍ×１５．５ｍｍの一方の面の中央に、そのおもりの重心まで延びる嵌合穴を形成し、亜鉛線の線径を３．１５〜３．１７ｍｍとし、その亜鉛線の一端を固定台に固定し、その亜鉛線の他端を略４５度上方に延ばして嵌合穴に嵌合させて亜鉛線の他端におもりを固定し、固定台とおもりの間の亜鉛線の長さを２３５ｍｍとした場合に、亜鉛線の他端におもりを固定した後に亜鉛線が略水平になるまでの時間が１００秒以下になれば、「しなやか」な亜鉛線であると評価することができる。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明による亜鉛線およびその製造方法の実施例について詳細に説明する。
【００１７】
［実施例１］
表１に示すＰｂなどの不可避不純物を含む純度９９．９％の亜鉛からなる素線を湿式スリップタイプ連続伸線機に供給し、伸線油として濃度６％の水溶性油を用いて、最終線径時の伸線速度１００ｍ／分で、ダイス径を４．９ｍｍ→４．５ｍｍ（減面率１５．７％）→４．１ｍｍ（減面率１７％）→３．７ｍｍ（減面率１８．６％）→３．４ｍｍ（減面率１５．６％）にして連続的に伸線加工を施し、室温で８時間以上保持して内部組織を回復させ、再結晶化させた後、さらにダイス径を３．１９ｍｍ（最終減面率１２．０％）にして最終的な伸線加工を施し、線径３．１５６ｍｍの亜鉛線を得た。
【００１８】
【表１】
2006283046.tif 000002
【００１９】
この実施例で得られた亜鉛線を約１５０ｍｍの長さに切り出して５つの試験片を用意し、標点距離（チャック間距離）を１００ｍｍとして、それぞれの試験片の両端を固定し、引張速度２０ｍｍ／分で引張強度試験を行った。その結果、引張強度は１０２Ｎ／ｍｍ２（標準偏差１．３６）であり、伸びは６０％（標準偏差５．１）であった。
【００２０】
また、この実施例で得られた亜鉛線を垂直に立てた状態で樹脂に埋め込み、＃８０番から＃１５００番まで研磨した後、表面が鏡面状態になるまでバフ研磨を行い、亜鉛線の断面を光学顕微鏡で観察した。その結果、中心部の結晶粒径は６６μｍ、端部の結晶粒径は６８μｍ、平均結晶粒径は６７μｍであり、結晶粒径を粗大化することができた。
【００２１】
また、図１に示すように、３１．６ｍｍ×１５．５ｍｍ×２６．３ｍｍの直方体の１００ｇの鉄のおもり（密度７．８７ｇ／ｃｍ３）の３１．６ｍｍ×１５．５ｍｍの一方の面の中央にそのおもりの重心まで延びる嵌合穴１４ａが形成されたおもり１４を用意し、この実施例で得られた亜鉛線を２５０ｍｍ程度の長さに切り取り、図２に示すように巻き癖が上方に向くようにして亜鉛線１０の一端を冶具１２に固定し、図３に示すように亜鉛線１０を略４５度上方に直線に引き伸ばし、その他端をおもり１４の嵌合穴１４ａに嵌合させてその他端におもり１４を取り付け、冶具１２とおもり１４間の亜鉛線１０の長さを２３５ｍｍとし、図４に示すように亜鉛線１０が水平になるまでの時間を計測した。この水平になるまでの時間の測定は、室温（２０〜２５℃）で行い、図３に示すようにおもり１４が通過する円周上に設けた２つのセンサ１６の一方をおもり１４が通過したときから、図４に示すように他方のセンサ１６を通過したときまでの時間を測定することによって行った。この水平になるまでの時間が短いほど亜鉛線が曲がるときの抵抗が小さく「しなやか」であり、その度合いを「しなやかさ」と定義する。この実施例で得られた亜鉛線を室温（２０〜２５℃）で保管し、製造後所定の日数を経過したとき毎に同様の測定を行った。その結果を図５に示す。この図から、本実施例で得られた亜鉛線は、水平になるまでの時間が短く「しなやか」であり、５０日経過後も「しなやかさ」を維持していることがわかる。
【００２２】
［実施例２］
表１に示すＰｂなどの不可避不純物を含む純度９９．９％の亜鉛からなる素線を使用し、亜鉛線の保持前にダイス径を４．９ｍｍ→４．５ｍｍ（減面率１５．７％）→４．１ｍｍ（減面率１７％）→３．７ｍｍ（減面率１８．６％）→３．３５ｍｍ（減面率１８．０％）にして連続的に伸線加工を施し、亜鉛線の保持後にダイス径を３．１９ｍｍ（最終減面率９．３％）にして伸線加工を施した以外は実施例１と同様の方法により、線径３．１５８ｍｍの亜鉛線を得た。
【００２３】
この実施例で得られた亜鉛線について、実施例１と同様の方法により、引張強度試験および断面の観察を行った。その結果、引張強度は１００Ｎ／ｍｍ２（標準偏差０．０８２）、伸びは６６％（標準偏差２．７）、中心部の結晶粒径は６１μｍ、端部の結晶粒径は６９μｍ、平均結晶粒径は６５μｍであり、結晶粒径を粗大化することができた。また、「しなやかさ」の評価の結果を図５に示す。この図から、本実施例で得られた亜鉛線は、水平になるまでの時間が短く「しなやか」であることがわかる。
【００２４】
［実施例３］
実施例２と同様の素線を使用し、亜鉛線の保持前にダイス径を４．９ｍｍ→４．５ｍｍ（減面率１５．７％）→４．１ｍｍ（減面率１７％）→３．７ｍｍ（減面率１８．６％）→３．５５ｍｍ（減面率８．９８％）にして連続的に伸線加工を施し、亜鉛線の保持後にダイス径を３．１９ｍｍ（最終減面率１８．３％）にして伸線加工を施した以外は実施例１と同様の方法により、線径３．１５８ｍｍの亜鉛線を得た。
【００２５】
この実施例で得られた亜鉛線について、実施例１と同様の方法により、引張強度試験および断面の観察を行った。その結果、引張強度は１０３Ｎ／ｍｍ２（標準偏差０．２６）、伸びは６６％（標準偏差２．７）、中心部の結晶粒径は４９μｍ、端部の結晶粒径は５０μｍ、平均結晶粒径は５０μｍであり、結晶粒径を粗大化することができた。また、「しなやかさ」の評価の結果を図５に示す。この図から、本実施例で得られた亜鉛線は、水平になるまでの時間が短く「しなやか」であることがわかる。
【００２６】
［実施例４］
実施例２と同様の素線を使用し、室温で１時間以上保持して内部組織を回復させた以外は実施例１と同様の方法により得られた亜鉛線について、実施例１と同様の方法により、引張強度試験および断面の観察を行った。その結果、引張強度は１００Ｎ／ｍｍ２（標準偏差０．０８２）、伸びは６８％（標準偏差３．６）、中心部の結晶粒径は６３μｍ、端部の結晶粒径は６４μｍ、平均結晶粒径は６３μｍであり、結晶粒径を粗大化することができた。また、「しなやかさ」の評価の結果を図５に示す。この図から、本実施例で得られた亜鉛線は、水平になるまでの時間が短く「しなやか」であることがわかる。
【００２７】
［比較例１］
表１に示すＰｂなどの不可避不純物を含む亜鉛からなる素線を使用し、最終的な伸線加工前の亜鉛線の保持を行わなかった以外は実施例１と同様の方法により、すなわち、ダイス径を４．９ｍｍ→４．５ｍｍ（減面率１５．７％）→４．１ｍｍ（減面率１７％）→３．７ｍｍ（減面率１８．６％）→３．４ｍｍ（減面率１５．６％）→３．１９ｍｍ（最終減面率１２．０％）にして連続的に伸線加工を施し、線径３．１６８ｍｍの亜鉛線を得た。
【００２８】
この比較例で得られた亜鉛線について、実施例１と同様の方法により、引張強度試験、断面の観察および「しなやかさ」の評価を行った。その結果、引張強度は１０５Ｎ／ｍｍ２（標準偏差０．１０）、伸びは６６％（標準偏差４．３）、中心部の結晶粒径は４４μｍ、端部の結晶粒径は３７μｍ、平均結晶粒径は４１μｍであり、結晶粒径を粗大化することができなかった。また、「しなやかさ」の評価の結果を図５に示す。この図から、本比較例で得られた亜鉛線は、水平になるまでの時間が長く、「しなやか」でないことがわかる。
【００２９】
［比較例２］
実施例１と同様の素線を使用し、亜鉛線の保持前にダイス径を４．９ｍｍ→４．５ｍｍ（減面率１５．７％）→４．１ｍｍ（減面率１７％）→３．７ｍｍ（減面率１８．６％）→３．４ｍｍ（減面率１５．６％））→３．２１ｍｍ（減面率１０．９％）にして連続的に伸線加工を施し、亜鉛線の保持後にダイス径を３．１９ｍｍ（最終減面率１．２％）にして伸線加工を施した以外は実施例１と同様の方法により、線径３．１５０ｍｍの亜鉛線を得た。
【００３０】
この比較例で得られた亜鉛線について、実施例１と同様の方法により、引張強度試験、断面の観察および「しなやかさ」の評価を行った。その結果、引張強度は１０７Ｎ／ｍｍ２（標準偏差０．２３）、伸びは６８％（標準偏差６．６）、中心部の結晶粒径は４７μｍ、端部の結晶粒径は９７μｍ、平均結晶粒径は７２μｍであり、結晶粒径にばらつきがあった。また、「しなやかさ」の評価の結果を図５に示す。この図から、本比較例で得られた亜鉛線は、水平になるまでの時間が長く、「しなやか」でないことがわかる。
【００３１】
［比較例３］
実施例１と同様の亜鉛線を使用し、亜鉛線の保持前にダイス径を４．９ｍｍ→４．５ｍｍ（減面率１５．７％）→４．１ｍｍ（減面率１７％）→３．７ｍｍ（減面率１８．６％）→３．４ｍｍ（減面率１５．６％））→３．３ｍｍ（減面率５．８％）にして連続的に伸線加工を施し、亜鉛線の保持後にダイス径を３．１９ｍｍ（最終減面率６．６％）にして伸線加工を施した以外は実施例１と同様の方法により、線径３．１６２ｍｍの亜鉛線を得た。
【００３２】
この比較例で得られた亜鉛線について、実施例１と同様の方法により、引張強度試験、断面の観察および「しなやかさ」の評価を行った。その結果、引張強度は９３Ｎ／ｍｍ２（標準偏差０．３２）、伸びは６７％（標準偏差７．９）、中心部の結晶粒径は５９μｍ、端部の結晶粒径は６６μｍ、平均結晶粒径は６２μｍであり、結晶粒径を粗大化することができた。また、「しなやかさ」の評価の結果を図５に示す。この図から、本実施例で得られた亜鉛線は、製造後は水平になるまでの時間が長く「しなやか」でなかったが、１７日経過後に急速に「しなやか」になっていることがわかる。
【００３３】
上述した実施例および比較例の引張強度試験の結果を表２に示し、断面の観察の結果を表３に示す。なお、表２には、一般的な亜鉛線の規格値も示している。
【００３４】
【表２】
2006283046.tif 000003
【００３５】
【表３】
2006283046.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例および比較例において「しなやかさ」の評価に使用するおもりを拡大して示す斜視図である。
【図２】実施例および比較例において「しなやかさ」の評価を行う方法を説明する図である。
【図３】実施例および比較例において「しなやかさ」の評価を行う方法を説明する図である。
【図４】実施例および比較例において「しなやかさ」の評価を行う方法を説明する図である。
【図５】実施例および比較例において「しなやかさ」の評価結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１０  亜鉛線
１２  冶具
１４  おもり
１６  センサ
【図１】
2006283046.tif 000005
【図２】
2006283046.tif 000006
【図３】
2006283046.tif 000007
【図４】
2006283046.tif 000008
【図５】
2006283046.tif 000009